CN105736510B - 一种单缸双活塞内孔用机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单缸双活塞内孔用机械手，包括气缸、一级活塞（21）、二级活塞（22）和弹簧卡爪（3），所述的气缸包括缸体（11）、设置在气缸下端的端盖（12）和设置在缸体内壁的活塞导向套（13），所述的一级活塞（21）设置在缸体中部，所述的二级活塞（22）设置在缸体（11）下部，二级活塞（22）上下端均设有活塞杆；本发明的气缸结构中，将传统的两级气缸结构简化为单缸双活塞结构，两个活塞将气缸腔体分为前、中、后三个腔室，实现卡爪的伸缩和抓紧，结构简单，重量减轻，实用性强。

Description

一种单缸双活塞内孔用机械手
技术领域
本发明涉及一种用于蒸汽发生器传热管检测机器人的机械手，具体设计一种单缸双活塞内孔用机械手。
背景技术
在压水堆核电站中，蒸汽发生器是一回路系统的一个主设备，其主体由数千根倒置的U形传热管组成，用来把一回路水从核反应堆中带出的热量传给二回路水，以产生蒸汽。蒸汽发生器发生事故的主要原因是传热管破裂，传热管一旦破裂，一回路的放射性冷却剂将进入二回路，发生冷却剂流失事故，造成核污染。因此蒸汽发生器传热管的定期检查极为重要，而传热管的在役检修和评估极为复杂。
目前，在蒸汽发生器传热管检查中，按照核电站辐射防护的要求，需要将自动检测装置伸入蒸汽发生器内部对传热管进行检测，要检测的传热管位于蒸汽发生器管板的孔中。而采用爬行机器人进行传热管检测是主流研究方向，爬行机器人带有检测装置并设有多个机械手，将机器人送到蒸汽发生器管板的下方，该机器人可通过机械手插入到传热管内孔中吊在管板下方爬行并检测，这种方法结构较为紧凑，动作灵活，检测效率较高，但现在使用的机械手装置均为两级气缸工作形式，卡爪所需抓紧力实际上仅由第二级气缸提供，第一级气缸仅用于卡爪的收缩和伸出，功能单一且结构复杂笨重，针对检测机器人刚度一定时重量越轻，卡爪抓紧效果越好，安全性更高，且更加灵活等优点，需要一种更为轻便可靠的机械手驱动装置。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：
一种单缸双活塞内孔用机械手，包括气缸、一级活塞21、二级活塞22和弹簧卡爪3，所述的气缸包括缸体11、设置在气缸下端的端盖12和设置在缸体内壁的活塞导向套13，所述的一级活塞21设置在缸体中部，所述的弹簧卡爪3包括突出于缸体的爪部和在缸体内与导向套配合连接的杆部，所述的一级活塞21上端与弹簧卡爪3杆部下端连接，所述的二级活塞22设置在缸体11下部，二级活塞22上下端均设有活塞杆，上端活塞杆穿过一级活塞21和弹簧卡爪3的杆部后与弹簧卡爪3爪头中部的顶杆4连接，所述下端活塞杆穿过端盖12后从缸体11下端伸出；
所述一级活塞21和二级活塞22把气缸内腔分为前腔室23、中腔室24、后腔室25，所述前腔室23连有第一气口14，中腔室24连有第二气口15，后腔室25连有第三气口16。
所述的弹簧卡爪3的爪部为多瓣弹性结构，其内部设有可与顶杆4相配合的锥形面，顶杆4上移时通过锥面的挤压力作用使卡爪的多瓣弹性结构张开。
所述的第一气口14和第三气口16开设在气缸缸壁上，所述的第二气口15开设在二级活塞22下端活塞杆末端，并依次通过二级活塞22下端活塞杆和二级活塞22后与中腔室24相连。
所述的活塞导向套13和缸体11之间设有密封圈131，一级活塞21和缸体11之间设有密封圈211，一级活塞21和二级活塞22上方的活塞杆之间设有密封圈212，二级活塞22和缸体11之间设有密封圈221，二级活塞22下方的活塞杆和端盖12之间设有密封圈122，端盖12和缸体11之间设有密封圈121。
本发明具有如下优点：
1、本发明的气缸结构中，将传统的两级气缸结构简化为单缸双活塞结构，两个活塞将气缸腔体分为前、中、后三个腔室，实现卡爪的伸缩和抓紧，结构简单，重量减轻；
2、本发明的气缸结构中，二级活塞采用双出杆活塞结构，将第二气口开设在二级活塞下方的活塞杆上，避免了二级活塞运动时因缸体上开槽对腔室密封性造成影响。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明各阶段动作状态示意图；
其中：11-缸体，12-端盖，121-密封圈A，122-密封圈B，13-活塞导向套，131-密封圈C，14-第一气口，15-第二气口，16-第三气口， 21-一级活塞，211 -密封圈D，212-密封圈E，221-密封圈F，22-二级活塞，23-前腔室，24-中腔室，25-后腔室，3-弹簧卡爪，4-顶杆。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图1所示，一种单缸双活塞内孔用机械手，包括气缸、一级活塞21、二级活塞22和弹簧卡爪3，所述的气缸包括缸体11、设置在气缸下端的端盖12和设置在缸体内壁的活塞导向套13，所述的一级活塞21设置在缸体中部，所述的弹簧卡爪3包括突出于缸体的爪部和在缸体内与导向套配合连接的杆部，所述的一级活塞21上端与弹簧卡爪3杆部下端连接，所述的二级活塞22设置在缸体11下部，二级活塞22上下端均设有活塞杆，上端活塞杆穿过一级活塞21和弹簧卡爪3的杆部后与弹簧卡爪3爪头中部的顶杆4连接，所下端活塞杆穿过端盖12后从缸体11下端伸出；
所述一级活塞21和二级活塞22把气缸内腔分为前腔室23、中腔室24、后腔室25，所述前腔室23连有第一气口14，中腔室24连有第二气口15，后腔室25连有第三气口16；
所述的弹簧卡爪3的爪部为多瓣弹性结构，其内部设有可与顶杆4相配合的锥形面，顶杆4上移时通过锥面的挤压力作用使卡爪的爪部多瓣结构张开，进而卡附于传热管管壁。
所述的第一气口14和第三气口16开设在气缸缸壁上，所述的第二气口15开设在二级活塞22下端活塞杆末端，并依次通过二级活塞22下端活塞杆和二级活塞22后与中腔室24相连。
所述的活塞导向套13和缸体11之间设有密封圈131，一级活塞21和缸体11之间设有密封圈211，一级活塞21和二级活塞22上方的活塞杆之间设有密封圈212，二级活塞22和缸体11之间设有密封圈221，二级活塞22下方的活塞杆和端盖12之间设有密封圈122，端盖12和缸体11之间设有密封圈121。
如图2(a)-(g)所示，代表了本发明中一种单缸双活塞内孔用机械手从深入传热管到夹紧管壁，后松开管壁，退出传热管的过程，具体动作步骤如下：
一般情况下一个爬行机器人设有四个机械手，当爬行机器人在管板下端爬行时，需要各个机械手上的卡爪进行收缩和伸出动作完成移动。
如图2（a）和图2（b）所示，弹簧卡爪3的伸出动作：向中腔室24通入压缩空气，前腔室23、后腔室25和大气相连通，使一级活塞21带动弹簧卡爪3、活塞导向套13向上移动。
如图2（c）所示，机器人机体将弹簧卡爪3送进管孔内。
如图2（d）所示，弹簧卡爪3的抓紧动作：后腔室25通入压缩空气，中腔室24和大气相连通，使二级活塞22带动其上方的二级活塞杆及顶杆4向上移动。顶杆4和弹簧卡爪3内锥面有相对运动，利用锥面间的挤压力使具有弹性多瓣结构的弹簧卡爪3的爪部张开，弹簧卡爪3各瓣的外包络圆直径增大，进而抓紧传热管内孔，使整个爬行机器人可以稳固的吊装在管板下端，为确认弹簧卡爪3抓紧内孔，前腔室23适当通入少量压缩空气，使一级活塞21有向下移动的趋势，即弹簧卡爪3试图移出，以保证弹簧卡爪3和孔壁贴合。
如图2（e）所示，弹簧卡爪3的松开动作：中腔室24通入压缩空气，前腔室23、后腔室25和大气相通，使二级活塞22带动其上方的活塞杆以及顶杆4向下移动，弹簧卡爪各瓣构成的外包络圆直径减小，从而实现弹簧卡爪3的松开。
如图2（f）所示，机器人机体将弹簧卡爪3移出孔。
如图2（g）所示，弹簧卡爪3的收缩动作：前腔室23通入压缩空气，中腔室24和大气相通，使一级活塞21带动弹簧卡爪3和活塞导向套13向下移动。当机械手到达图2（a）的状态时，前腔室23和大气相通，机械手恢复原始状态。
综上所述，本发明的单缸双活塞内孔用机械手，能够解决检测机器人在孔板上抓爬和手部重量过重问题，所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而在蒸汽发生器检测方面有很高的使用价值和使用意义。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (3)

1.一种单缸双活塞内孔用机械手，其特征在于：包括气缸、一级活塞（21）、二级活塞（22）和弹簧卡爪（3），所述的气缸包括缸体（11）、设置在气缸下端的端盖（12）和设置在缸体内壁的活塞导向套（13），所述的一级活塞（21）设置在缸体中部，所述的弹簧卡爪（3）包括突出于缸体的爪部和在缸体内与导向套配合连接的杆部，所述的一级活塞（21）上端与弹簧卡爪（3）杆部下端连接，所述的二级活塞（22）设置在缸体（11）下部，二级活塞（22）上下端均设有活塞杆，上端活塞杆穿过一级活塞（21）和弹簧卡爪（3）的杆部后与弹簧卡爪（3）爪头中部的顶杆（4）连接，所述下端活塞杆穿过端盖（12）后从缸体（11）下端伸出；
所述一级活塞（21）和二级活塞（22）把气缸内腔分为前腔室（23）、中腔室（24）、后腔室（25），所述前腔室（23）连有第一气口（14），中腔室（24）连有第二气口（15），后腔室（25）连有第三气口（16）。
2.如权利要求1所述的一种单缸双活塞内孔用机械手，其特征在于：所述的第一气口（14）和第三气口（16）开设在气缸缸壁上，所述的第二气口（15）开设在二级活塞（22）下端活塞杆末端，并依次通过二级活塞（22）下端活塞杆和二级活塞（22）后与中腔室（24）相连。
3.如权利要求1所述的一种单缸双活塞内孔用机械手，其特征在于：所述的活塞导向套（13）和缸体（11）之间设有密封圈（131），一级活塞（21）和缸体（11）之间设有密封圈（211），一级活塞（21）和二级活塞（22）上方的活塞杆之间设有密封圈（212），二级活塞（22）和缸体（11）之间设有密封圈（221），二级活塞（22）下方的活塞杆和端盖（12）之间设有密封圈（122），端盖（12）和缸体（11）之间设有密封圈（121）。
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